Spektrálny analyzátor: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Tento projekt bol pre „Creative Electronics“, modul 4. ročníka Beng Electronics Engineering na Univerzite v Málage, Telekomunikačnej škole (https://www.uma.es/etsi-de-telecomunicacion/).

Projekt navrhli a zostavili Carlos Almagro, Diego Jiménez a Alejandro Santana, vyrobili sme „boxový prehrávač“ovládaný Arduino Mega (vybrali sme si ho, pretože Arduino Leonardo nebol dostatočne silný pre maticu neopixelov), ktorý ukazuje prostredníctvom neopixelovej matice 8x32 spektrum hudby. Hlavnou myšlienkou je vzorkovať zvukový signál v 8 baroch (jeden pruh, aby reprezentoval každý frekvenčný interval, až do 20 kHz).

Signál vstupuje cez port 3,5 jacku a smeruje do arduina a reproduktorov, predchádzajúci krok zosilnenia.

Krok 1: Komponenty a materiály

Arduino Mega (značka Elegoo)

Placa de soldadura a doble cara

4 odpory od 220

4 LED diódy

2 staré reproduktory

2 odpory 330

2 zasúvacie tlačidlá

1 odpor 470

1 kondenzátor 10 uF

1 kondenzátor 220 uF

1 odpor 1 K.

1 odpor 100k

2 UA741

Vkladacie borovice muž a žena

2 zosilňovače PAM8403

Krok 2: Hardvér

Ako vieme, rozsah napätia, ktoré je možné vložiť do Arduina, je v rozsahu 0 [V] až 5 [V], ale rozsah napätia zvukového signálu vychádzajúceho z konektora slúchadla osobného počítača atď. Je -0,447 [V] až 0,447 [V].

To znamená, že napätie sa zmení aj na mínusovú stranu a amplitúda je príliš malá Priamo na Arduino nie je možné vstupovať zvukový signál. Preto je v tomto obvode najskôr napätie zvýšené o 2,5 [V], čo je polovica napätia 5 [V], a potom vstupuje do analógového kolíka Arduino po prechode obvodom zosilňovača na zvýšenie amplitúdy Je to nakonfigurovaný. Potom budeme analyzovať schému zapojenia:

1. Obvody zosilňovača X1 a X2 prekrývajúce / neinvertujúce stredný potenciál sú stereo mini jacky. Pretože je jednoducho zapojený paralelne, môže byť vstupný alebo výstupný. Vidíme, že je zachytený iba jeden zo stereofónnych zvukových signálov. R17 slúži na úpravu citlivosti spektrálneho analyzátora. Prostredníctvom C1 je jedna strana R17 spojená s potenciálom stredového bodu. Pritom je možné vstupnému zvukovému signálu superponovať napätie zodpovedajúce potenciálu stredného bodu. Potom neexistuje žiadny nevratný obvod zosilňovača. Okrem toho je potrebné použiť operačný zosilňovač s výstupom rail-to-rail (výstup s plným výkyvom).

2. Obvod generujúci stredný potenciál (rozdeľovač koľajníc) R9, R10, R11 rozdeľte napätie zdroja na polovicu a vložte ho do sledovača napätia. R11 je na jemné prispôsobenie potenciálu stredného bodu. Myslím si, že je dobré tu použiť viacotáčkový polopevný odpor.

3. Analógový napájací obvod LPF R6 a C3 tvorí dolnopriepustný filter s extrémne nízkou medznou frekvenciou a používa ho ako zdroj napájania pre operačné zosilňovače. Pritom sa zníži hluk zmiešaný z hlavného napájacieho zdroja. Pretože napätie VCC klesá pod +5 V, pretože R6 je v sérii s napájacím zdrojom, toto napätie je vstupné na pin analógového referenčného napätia Arduino. Program externe nastaví zdroj referenčného napätia.

4. Obvod deliča napätia SPI pre ovládač panela LED Pripojte sem ovládač panela LED, ale pretože napätie, ktoré je možné privádzať do ovládača panela LED, je 3,3 V, je vložený odpor deliaci napätie.

Nakoniec musíme len pripojiť panel neopixelov k digitálnym kolíkom I/O arduina.

Prevzali sme tieto návrhy hardvéru odtiaľto

na tejto stránke sme nevideli žiadnu zmienku o licencii, ale cítime potrebu zmienky a poďakovania.

Vyvinuli sme ovládač s dvoma tlačidlami na zmenu rôznych režimov a hlasitosť zvuku regulujeme uvoľniteľným odporom.

Krok 3: Softvér

Vyvinuli sme program, ktorý aplikuje Fourierovu transformáciu na analógový vstupný signál prostredníctvom knižnice FFT (ktorú si môžete stiahnuť vo vlastnom arduino IDE) a vzorkuje signál na zobrazenie 8 frekvenčných intervalov. Vybrať si môže zo 4 rôznych režimov svetelnej show.

Krok 4: Prípad

Dizajn puzdra je úplne bezplatný a líši sa v každom projekte, jedinou požiadavkou je, aby sa všetky súčasti a obvody zmestili dovnútra a mohli zobrazovať maticu neopixelov.